Oxidative Power of Smectites Measured by Hydroquinone

Abstract

The oxidative power of a smectite can be measured quantitatively by oxidation of hydro-quinone to p-benzoquinone in a clay slurry. Oxidation takes place in the presence of O₂ (air) but not N₂ unless Fe³⁺ or Cu²⁺ are the exchangeable cations. This study examined 26 smectite samples with varying compositions and processing. The oxidative power increases with decreasing Li-fixation and increasing cation exchange capacity. Li-fixation does not depend upon the tetrahedral Al. The cation exchange capacity can decrease markedly by mere storage in water.

The oxidation proceeds principally on the surface by adsorbed oxygen molecules or radicals. A mechanism is proposed. With Fe³⁺ or Cu²⁺ present, even under N₂, oxidation occurs via electron transfer. With smectites containing Fe²⁺, both the Fe and the hydroquinone are oxidized in the same reaction.

Résumé

Le pouvoir oxydant d’une smectite peut être mesuré quantitativement par oxydation de l’hy-droquinone en p-benzoquinone dans une pâte d’argile. L’oxydation a lieu en présence de O_z (air) mais pas en présence de N₂ à moins que Fe³⁺ et Cu²⁺ ne soient les cations échangeables. Cette étude a porté sur 26 échantillons de smectite de compositions différentes et ayant subi des traitements variés. Le pouvoir oxydant augmente lorsque la fixation de Li décroit et lorsque la capacité d’échange cationique augmente. La fixation de Li ne dépend pas de Al tétraédrique. La capacité d’échange cationique peut diminuer notablement à la suite d’une simple conservation dans l’eau.

L’oxydation a lieu principalement sur la surface, par le biais des molécules d’oxygène ou des radicaux adsorbés. Un mécanisme est proposé. En présence de Fe³⁺ ou Cu²⁺, même sans N₂, l’oxydation existe par suite de transferts d’élections. Dans le cas des smectites contenant Fe²⁺, Fe et l’hydro-quinone sont oxydés simultanément au cours de la même réaction.

Kurzreferat

Die Oxidationskraft eines Smectits kann durch Oxidation von Hydrochinon zu p-Benzochinon in einer Tonaufschlämmung quantitativ gemessen werden. Die Oxidation findet in Gegenwart von 0₂ (Luft), aber nicht von N₂ statt, außer, wenn Fe³⁺ oder Cu²⁺ die austauschbaren Kationen sind. In dieser Untersuchung wurden 26 Smectitproben unterschiedlicher Zusammensetzung und Vorbehandlung untersucht. Die Oxidationskraft steigt mit abnehmender Li-Fixierung und zunehmender Kationenaustauschkapazität an. Die Li-Fixierung hängt nicht vom Gehalt an tetraed-rischem Al ab. Die Kationenaustauschkapazität kann allein durch Aufbewahrung in Wasser erheblich herabgesetzt werden.

Die Oxidation verläuft grundsätzlich an der Oberfläche durch absorbierte Sauerstoffmoleküle oder Radikale. Ein Mechanismus wird vorgeschlagen. In Gegenwart von Fe³⁺ oder Cu²⁺ tritt, sogar unter N₂, Oxidation durch Elektronenübergang ein. An Smectiten, die Fe²⁺ enthalten, werden sowohl das Eisen als auch das Hydrochinon in derselben Reaktion oxidiert.

Резюме

Окислительную активность смектита можно количественно измерить посредством окисления гидрохинона в шламме глины с выходом р-бензохинона. Окисление происходит в присутствии O₂ (воздух), но в присутствии N₂ только тогда, когда Fe³⁺ или Сu²⁺ являются обменными катионами. В этой работе исследовалось 26 образцов смектита в различных смесях и различными методами переработки. С понижением Li-фиксации и с повышением способности катионообмена интенсивность окисления повышается. Li-фиксация не зависит от тетраэдрального А1. Простое хранение в воде может заметно понизить способность катионо¬обмена.

Окисление происходит главным образом на поверхности вследствие адсорбированных молекул или радикалов кислорода. Предполагают, что в присутствии Fe³⁺ или Сu²⁺, даже в присутствии N₂, окисление происходит через перенос электронов. Если смектиты содержат Fe²⁺, то и Fe и гидрохинон окисляются одновременно.